JPH0633878B2 - 超高純度ガス用管装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超高純度ガス用管装置に関する。

〔従来の技術〕

超高純度ガスは半導体製造工程などにおいて不可欠であ
るが、特にウェファープロセスと呼ばれる工程において
使用されるガスでは、不純度がppbまたはそれ以下のレ
ベルであるような超高純度が要求される。したがって、
このようなガスの流通管系に使用される各種部品類につ
いてはこれまでに種々な改良、改善がなされ、現在では
見直しがほぼ一段落という状態にあるものと考えられ
た。たとえば弁についてＮ_２からＨ_２に置換する場合の
流量率Ｆ（cc/min）と見掛けの置換時間Ｔ（sec）との
関係を第２図に示すように、ベローズを用いて旧型弁
（2.4ml）の特性Ａに比し、メタルダイヤフラムを用い
る事によりデッドスペースを小さくした新型弁（1.05m
l）の特性Ｂが大幅に改善されていることがわかる。

ところが、このように改善された部品類を用いても、こ
れらを複数個組み合わせて構成される管系においては系
全体としてのガス置換性がそれ程改善されない場合が少
なくない。すなわち、第１表（Ｎ_２→Ｈ_２の場合）およ
び第２表（Ｈ_２→Ｎ_２の場合）に上記新旧両弁について
１個および５個を用いた場合の流量率Ｆ（ml/min）と置
換時間Ｔ（sec）との関係をそれぞれ示すように、単一
では高速置換性を示すものでも５個を接続した場合には
高速性がそれ程改善されていない。これは、各弁を内径
4.35mm、実質的な長さ約60mmの接続管で接続してあるの
で、その内容積が影響を及ぼているためである。このよ
うにガス置換性が悪いと系の最初の立ち上がり時間が極
端に長くなり、なかなか所望の高純度が得られず、特に
ウエファープロセスが減圧下で行なわれ、使用するガス
の流量が少ない場合などには大きな問題になる。

一方、ガス置換性を向上させるためには従来からも管系
のパージングが行われている。たとえば第４図に示す従
来の管装置においては、超高純度ガスが流通される主管
３０に対し真空パージ用分岐管３１が設けられている。
同図中３２、３３、３４および３５は２方メタルダイヤ
フラム弁、３６はフィルタ、３７はレギュレータ、３８
はマスフローコントローラである。このような装置のパ
ージングを行なう場合、加圧パージは非滞留部に対して
は圧倒的に優れているが僅かでも滞留部がある場合には
置換性が著しく阻害されるので、真空パージによって滞
留ガスを引き出した後さらに加圧パージを行ない、要す
ればこのような操作を繰り返すことによりパージ効果を
向上させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来例においてはパージングに通常
は数日ないし数週間を要したり、あるいは上記マスフロ
ーコントローラ３８に流量の制約がある場合などにはバ
イパスラインを設けてパージングを行なうため、マスフ
ローコントローラ３８自体のパージングが不完全になる
などの問題もある。

以上のようなことから、超高純度ガスを取り扱う管装置
においては接続管の内容積を小さくすること、すなわち
現用の1/4″接続管（内径4.3〜4.5mm）より細いものに
するとともに、真空パージの効果が上がりやすい構造に
することが望まれるが、接続管の内径を小さくするとコ
ンダクタンスが小さくなるため真空パージの効果が損な
われるという不具合をともなうので、これらを両立させ
ることはきわめて困難であった。

本発明は上記事情のもとになされたもので、当該管装置
における接続用パイプの内径を充分小さく設定しても真
空パージ効果が損なわれるようなことがなく、かつ短時
間で所望のパージングを行ない得る超高純度ガス用管装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、超高純度ガスが流通される主管を真空パージ
するための分岐管が、内径が上記主管よりも充分大きく
形成されるとともに主管の長手方向沿いに複数配設され
てなることを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は上述のように構成されているので、内径が小さ
い主管の複数箇所に対し内径が充分大きい分岐管を介し
て同時に真空パージングが行なわれ、所望のパージング
が短時間で完了する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。第１
図において超高純度ガスが流通される主管１には、それ
ぞれが超高純度の見地から改善された３個の２方メタル
ダイヤフラム弁２，３，４、フィルタ５、レギュレータ
６、およびマスフローコントローラ７が設けられてい
る。

また、主管１にはこれを真空パージするための複数（図
は４つの場合）の分岐管８，９，１０，１１がそれぞれ
３方メタルダイヤフラム弁１２，１３，１４，１５を介
して主管１の長手方向沿いに間隔的に配設されている。
これら分岐管８，９，１０，１１は、これらの累計断面
積に見合う内径の排気管１６を介して適宜排気装置（図
示略）に接続されている。

そして、主管１は内径が上記従来例におけるよりも充分
小さく、たとえば２mm程度ないしはそれ以下に形成され
るととに、長さもできるだけ短く形成されている。ま
た、分岐管８，９，１０，１１は内径が主管１より充分
大きく、たとえば２倍またはそれ以上に形成されてい
る。

上記３方メタルダイヤフラム弁１２，１３，１４，１５
の１つを第３図に示す。第３図において、弁ケース２０
の本体２１には、流入口２２、流出口２３および分岐口
２４が形成されている。流入口２２と流出口２３は常に
導通しており、これら流入口２２および流出口２３は弁
孔２５を介して弁室２６に連通している。上記分岐口２
４は弁室２６に常に通じている。

弁室２６には上記弁孔２５を開閉自在に開くメタルダイ
ヤフラム２７が設けられており、このメタルダイヤフラ
ム２７はステム２８により押圧されることにより上記弁
孔２５を閉じるようになっている。

ステム２８はばね２９により上向きに付勢されており、
常時はハンドル１８の操作によりロッド１９を介してス
テム２８がばね２９の力に反して下方に押し下げられ、
このためメタルダイヤフラム２７は上記弁孔２５を閉じ
ており、よって分岐口２４は流入口２２および流出口２
３と遮断されている。

ハンドル１８の操作によりステム２８をばね２９の力を
利用して上動させると、メタルダイヤフラム２７自身の
弾性復帰力によりメタルダイヤフラム２７は上記弁孔２
５から離れ、弁孔２５を開くので分岐口２４は弁室２６
および弁孔２５を介して流入口２２および流入口２３に
連通する。このため、真空パージングを行なうことがで
きる。

上記構成によれば、内径が小さい主管１の複数箇所に対
して内径が充分大きいパージ用の分岐管８，９，１０，
１１をそれぞれ接続してあるので、デッドスペースおよ
び内容積が小さい改良型部品類と組み合わせたことと相
まってきわめて良好なガス置換性が得られ、主管の一端
または両端からしか真空パージングを行ない得ない従来
例に比較すればパージング効果が大巾に向上される。

特に、ガス置換性が比較的悪い部品類についてはそのす
ぐ前後に分岐管を接続することによりパージング効果の
飛躍的向上を図ることができる。

また、マスフローコントローラ７などが流量の制約を受
けるような場合でもバイパス管を設けずに短時間で所望
のパージングを行なうことができるようになる。したが
って、上記従来例においては数日ないし数週間を要した
ガスの置換やパージングを１時間以内で完了させること
もできるようになった。

また、加圧パージングを行なう場合でもガス流量が少な
くてよく、かつ短時間ですむ。さらに、主管１の内径を
小さくしたので管系内面の表面積も狭くなり、流通され
る超高純度ガスが汚染される機会を少なくすることもで
きる。

そして、主管１の分岐部分には、第３図に示す３方メタ
ルダイヤフラム弁１２，１３，１４，１５を設置するこ
とにより分岐部分のデッドスペースを極小にすることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上述のように主管の内径を充分小さく
設定しても真空パージング効果が損なわれるようなこと
がなく、かつ短時間で所望のパージングを行なうことが
でき、特に半導体製造行程などに好適な超高純度ガス用
管装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す上面図、第２図は弁の
ガス置換特性を比較して示す線図、第３図は３方メタル
ダイヤフラム弁の構成図、第４図は従来例を示す上面図
である。 １……主管、８，９，１０，１１……分岐管、１２，１
３，１４，１５……３方メタルダイヤフラム弁，１６…
…排気管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超高純度ガスが流通される主管およびこの
   主管を真空パージするための分岐管を有する管装置にお
   いて、上記分岐管は内径が上記主管よりも充分大きく形
   成されるとともに主管の長手方向沿いに複数配設されて
   なることを特徴とする超高純度ガス用管装置。